FR2835663A1 - DEVICE AND METHOD FOR REGULATING THE POWER PROVIDED BY A GENERATOR BY MODIFYING ITS PERFORMANCE - Google Patents
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Abstract
Dispositif et procédé de régulation de la puissance fournie par un générateur (1), notamment à un réseau électrique embarqué d'un véhicule automobile.Pour ne pas solliciter brusquement le moteur entraînant le générateur lorsqu'on branche ou que l'on coupe de forts consommateurs électriques (3), l'invention prévoit des moyens (4) permettant de modifier brusquement le rendement du générateur (1) en réaction au branchement ou à la coupure d'un consommateur (3).Device and method for regulating the power supplied by a generator (1), in particular to an on-board electrical network of a motor vehicle, so as not to suddenly stress the motor driving the generator when a power source is plugged in or cut. electrical consumers (3), the invention provides means (4) making it possible to abruptly modify the efficiency of the generator (1) in reaction to the connection or cut-off of a consumer (3).
Description
104276/INGINI/BD F:\Salle\F1 04276\PREM DEP\TEXrE\104276Texte_déposé.doc104276 / INGINI / BD F: \ Salle \ F1 04276 \ PREM DEP \ TEXrE \ 104276Texte_déposé.doc
La présente invention concerne un dispositif de régulation de la puissance fournie par un générateur, notamment à un réseau élec The present invention relates to a device for regulating the power supplied by a generator, in particular to an electrical network.
trique embarqué d'un véhicule automobile. stick on board a motor vehicle.
L'invention concerne également un procédé pour la mise en The invention also relates to a method for setting
s _uvre d'un tel dispositif.s _work of such a device.
Art antérieur Les réseaux électriques embarqués dans les véhicules au tomobiles sont habituellement alimentés par une batterie et par un géné rateur (alternateur). Un réseau embarqué caractéristique d'un véhicule o automobile est représenté schématiquement à la figure 1. Ce réseau em barqué comporte un générateur 1, une batterie, plusieurs consommateurs représentés ici globalement par le consommateur 3 ainsi qu'un régulateur é quip ant le gé nérateur. Lorsqu'on branche un nouveau consommateur 3, le régu s lateur 5 augmente la puissance fournie par le générateur 1 par un signal dF (signal de régulation par lequel on détermine l'excitation du générateur 1). Le couple de freinage agissant sur le moteur du véhicule augmente ainsi. Or précisément aux faibles régimes, notamment au ralenti, cela peut provoquer un affaissement de la vitesse de rotation allant jusqu'au PRIOR ART The electrical networks on board tomobile vehicles are usually powered by a battery and by a generator (alternator). An on-board network characteristic of a motor vehicle is shown schematically in FIG. 1. This on-board network comprises a generator 1, a battery, several consumers represented here overall by the consumer 3 as well as a regulator equipped with the generator . When a new consumer 3 is connected, the regulator 5 increases the power supplied by the generator 1 by a signal dF (regulation signal by which the excitation of the generator 1 is determined). The braking torque acting on the vehicle engine thus increases. However precisely at low speeds, especially at idle, this can cause a decrease in the speed of rotation up to
o calage du moteur.o stalling of the engine.
Pour éviter de tels effondrements de la vitesse de rotation du moteur, il est connu de réguler la puissance fournie par le générateur par une fonction dite de réponse à la charge. Dans ces conditions, le cou rant d'excitation et ainsi la puissance fournie par le générateur est d'abord s réduit brutalement par le régulateur et l'alimentation du consommateur qui vient d'être nouvellement branché est alors d'abord assuré par la bat terie 2 (la batterie joue le rôle de tampon). Puis on augmente l'excitation suivant une courbe en forme de rampe (c 'est-à- dire avec une constante de temps assez longue) pour relever la puissance de sortie du générateur 1 au niveau requis. On évite ainsi que l'effet de freinage exercé par le géné rateur sur le moteur n'augmente trop fortement. D'autre part, du fait de la faible puissance fournie par le générateur en particulier dans le cas d'une batterie non suffisamment chargée, on aura un effondrement de la tension To avoid such collapses in the engine speed, it is known to regulate the power supplied by the generator by a so-called load response function. Under these conditions, the excitation current and thus the power supplied by the generator is first abruptly reduced by the regulator and the supply to the consumer who has just been newly connected is then first provided by the bat terie 2 (the battery acts as a buffer). Then the excitation is increased along a ramp-shaped curve (that is to say with a fairly long time constant) to raise the output power of the generator 1 to the required level. This prevents the braking effect exerted by the generator on the engine from increasing too strongly. On the other hand, due to the low power supplied by the generator, in particular in the case of an insufficiently charged battery, there will be a collapse of the voltage.
du réseau électrique embarqué.on-board electrical network.
3 s La co upure de forts cons ommateurs éle ctriqu es co ndu it à soulager le générateur 1 et ainsi à des sauts positifs du couple au niveau du générateur 1. I1 en résulte de nouveau une augmentation de la vitesse de rotation du moteur c'est-à-dire un fonctionnement irrégulier du moteur 3 s The build-up of high electrical consumers owes to relieve the generator 1 and thus to positive jumps of the torque at the generator 1. I1 again results in an increase in the rotation speed of the motor c ' i.e. irregular engine operation
à combustion interne. De plus, la tension de sortie du générateur aug- internal combustion. In addition, the generator output voltage increases
mente alors.then lie.
But de l'invention La présente invention a pour but d'éviter l'influence du gé nérateur sur le moteur tout en garantissant la stabilité de la tension du OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to avoid the influence of the generator on the motor while guaranteeing the stability of the voltage of the
réseau embarqué.on-board network.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus caractérisé par des moyens permettant de modifier brusquement Description and advantages of the invention For this purpose the invention relates to a device of the type described above, characterized by means making it possible to suddenly modify
o le rendement () du générateur en réaction au branchement ou à la cou- o the efficiency () of the generator in reaction to the connection or the
pure d'un consommateur.pure from a consumer.
L'invention concerne également un procédé caractérisé en ce qu'on modifie brusquement le rendement (rl) du générateur lors du The invention also relates to a method characterized in that the efficiency (rl) of the generator is suddenly modified during the
branchement ou de la coupure d'un consommateur. connection or disconnection of a consumer.
De préférence les moyens sont réalisés de façon à réguler le rendement () en tenant compte de la puissance appliquée au générateur Preferably the means are made so as to regulate the efficiency () taking into account the power applied to the generator
(signal dF) ou du régime du moteur (n). (signal dF) or engine speed (n).
De plus, les moyens sont en relation avec un gestionnaire de consommateurs (NIM) et avec une détection de l'état de la batterie et In addition, the means are in contact with a consumer manager (NIM) and with a detection of the state of the battery and
o sont en mesure de réguler le rendement () en tenant compte de l'état ac- o are able to regulate the yield () taking into account the state ac-
tuel de la batterie.tuel of the battery.
En augmentant le rendement lors du branchement d'un autre consommateur électrique on peut couvrir la demande de puissance By increasing the efficiency when connecting another electrical consumer, the demand for power can be covered
supplémentaire ainsi occasionnée sans modification immédiate du couple. additional thus caused without immediate modification of the couple.
Inversement lors de la coupure d'un consommateur, on diminue le ren- Conversely, when switching off a consumer, the yield is reduced
dement de sorte que le générateur fournira une puissance de sortie moin- dement so that the generator will provide less output power
dre sans variation brusque du couple. dre without sudden change in torque.
Comme moyen pour modifier le rendement on peut par exemple prévoir une commande telle qu'un redresseur impulelonnel qui 3 0 est en me sure d 'influ en cer l e rendement du générateur notamment en As a means of modifying the efficiency, it is possible, for example, to provide a control such as an impulse rectifier which is able to influence the efficiency of the generator, in particular
tournant la phase entre le courant du générateur et la tension. turning the phase between the generator current and the voltage.
Ainsi selon le procédé conforme à l'invention, on augmente brusquement le rendement () lors du branchement d'un consommateur et on abaisse brusquement le rendement () lors de la coupure d'un con Thus according to the method according to the invention, the output is suddenly increased () when a consumer is connected and the output () is suddenly lowered when a con is cut.
sommateur.adder.
On peut réguler le rendement par exemple en fonction de la We can regulate the yield for example according to the
charge actuelle du générateur ou la vitesse de rotation (régime) du moteur. current generator load or engine speed.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour une faible charge du générateur on met le rendement à un niveau faible et pour une charge élevée du générateur on le met à un niveau élevé. Enfin le branchement d'un autre consommateur lorsque le générateur est faible s ment sollicité est beaucoup plus probable qu'une charge plus élevée. Si la charge appliquée au générateur est par exemple trop faible, on conserve une réserve de rendement pour permettre d'absorber des sauts de charge positifs, c'est-à-dire le branchement de consommateurs. Pour une charge élevée appliquée au générateur on peut par contre choisir de régler un o rendement plus élevé car il y aura de manière prévisible plutôt des sauts According to a first embodiment of the invention, for a low generator load the efficiency is set to a low level and for a high generator load it is set to a high level. Finally, the connection of another consumer when the generator is lightly stressed is much more likely than a higher load. If the load applied to the generator is for example too low, a yield reserve is kept to allow positive load jumps to be absorbed, that is to say the connection of consumers. On the other hand, for a high load applied to the generator, you can choose to set a higher efficiency because there will be predictably more jumps.
de charge négatifs.negative charge.
A côté de cela le rendement du générateur est de préférence maintenu à un niveau bas au faible régime du moteur, et à un niveau haut pour un régime élevé du moteur, afin d'avoir une réserve de rende s ment suffisamment importante aux faibles régimes du moteur, et pour ne pas créer une puissance perdue trop importante aux régimes élevés pour lesquels le moteur de toute façon tourne d'une manière beaucoup plus In addition to this, the generator output is preferably kept at a low level at low engine speed, and at a high level for high engine speed, in order to have a sufficiently high yield reserve at low engine speeds. engine, and not to create too much lost power at high revs for which the engine anyway runs much more
stable.stable.
Toutefois pour une faible charge appliquée au générateur o ou un régime bas, ces mesures conduisent à des puissances perdues trop However for a low load applied to the generator o or a low speed, these measures lead to too much lost power
importantes car du fait du faible rendement, le générateur ne fournit pra- important because due to the low efficiency, the generator does not provide
tiquement que de la puissance réactive. only reactive power.
Dans ces conditions il est avantageux que la régulation du rendement coopère avec une gestion de consommateurs retardant le bran s chement d'un consommateur jusqu'à ce que le couple du générateur soit de nouveau relevé à un niveau prédéterminé. L'expression " gestion de consommateurs.> désigne dans ce contexte une commande qui assure le Under these conditions it is advantageous that the regulation of the yield cooperates with a management of consumers delaying the connection of a consumer until the torque of the generator is again raised to a predetermined level. The expression "consumer management" in this context means an order which ensures the
branchement et la coupure des consommateurs en tenant compte de con- connection and disconnection of consumers taking account of con-
ditions prédéfinies (état de la batterie, puissance du générateur), c'està preset editions (battery status, generator power), that is
dire permettant notamment de retarder le branchement dans le temps. say allowing in particular to delay the connection over time.
L'utilisation d'une gestion de consommateurs permet d'adapter le rende- The use of consumer management makes it possible to adapt the return
ment du générateur avant que ne se produise une future commutation generator before any future switching occurs
(branchement ou coupure d'un consommateur). (connection or disconnection of a consumer).
La régulation du rendement du générateur par une gestion 3s de consommateurs s'effectue essentiellement de la manière suivante: Dans une première étape, on retarde le branchement du The regulation of the generator output by a 3s management of consumers is essentially carried out as follows: In a first step, the connection of the
consommateur; dans une seconde étape on abaisse le rendement du gé- consumer; in a second step, the yield of the ge
nérateur suivant une rampe (avec une grande constante de temps). generator along a ramp (with a large time constant).
En même temps la diminution de la puissance du généra- At the same time the decrease in the power of the genera-
teur provoquée par une modification du rendement est compensée en principe par d'autres moyens comme par exemple une plus forte excitation du générate ur et final ement le cons o mmateur est branché ave c une aug In principle caused by a change in yield is compensated in principle by other means such as, for example, a stronger excitation of the generator and finally the consumer is connected with an aug
s mentation brusque du rendement (constante de temps courte). sudden mention of the yield (short time constant).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on peut According to another embodiment of the invention, it is possible to
réguler le rendement en tenant compte d'une détection de l'état de la bat- regulate the yield taking into account a detection of the state of the bat-
terie. Le réglage du rendement du générateur peut ainsi être accordé sui- crocheted. The adjustment of the generator output can thus be granted following
vant l'état actuel de la batterie (état de la charge ou capacité de the current state of the battery (state of charge or capacity
o puissance).o power).
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un réseau embarqué d'un véhi s cule automobile; - la figure 2 montre la courbe représentant différentes grandeurs du gé nérateur lors du branchement d'un consommateur; - la figure 3 montre l'évolution de différentes grandeurs du générateur lors de la coupure d'un consommateur; - la figure 4 montre l'évolution de différentes grandeurs du générateur lors du branchement d'un consommateur en coopération avec une ges Drawings The present invention will be described below in more detail with the aid of the attached drawings in which: - Figure 1 is a schematic view of an on-board network of a motor vehicle; - Figure 2 shows the curve representing different magnitudes of the generator when connecting a consumer; - Figure 3 shows the evolution of different magnitudes of the generator when switching off a consumer; - Figure 4 shows the evolution of different sizes of the generator when connecting a consumer in cooperation with a ges
tion de consommateur.consumer.
Description de modes de réalisation Description of embodiments
La figure 1 montre un réseau embarqué de véhicule auto mobile comprenant un générateur 1, une batterie 2 et plusieurs consom mateurs susceptibles d'être raccordés. Ces consommateurs sont représentés schématiquement par la charge 3. Pour réguler la tension ou FIG. 1 shows an on-board network of a mobile automobile vehicle comprising a generator 1, a battery 2 and several consumers capable of being connected. These consumers are represented schematically by the load 3. To regulate the voltage or
la puissance du générateur il est prévu un régulateur 5. the generator power is provided with a regulator 5.
Lors du branchement d'un consommateur électrique, la puissance de sortie électrique P2 du générateur change de AP. Pour géné rer cette puissance supplémentaire AP, il faut fournir une puissance mo trice P2' supplémentaire par le moteur. On a ainsi les relations When an electrical consumer is connected, the electrical output power P2 of the generator changes AP. To generate this additional power AP, it is necessary to provide additional engine power P2 ′ by the motor. So we have the relationships
P2 = P1.11 1P2 = P1.11 1
P2' = P2 + APP2 '= P2 + AP
P2'=P1.112P2 = P1.112
Dans ces relations, P2' représente la puissance du généra teur après le branchement d'un consommateur; 1 représente un rende ment plus faible et rl2 un rendement plus élevé. Comme le montre les relations mathématiques, en augmentant le rendement on couvre la de In these relationships, P2 'represents the power of the generator after the connection of a consumer; 1 represents a lower yield and rl2 a higher yield. As mathematical relationships show, by increasing the yield we cover the
s mande de puissance électrique, supplémentaire sans variation de couple. s request for additional electrical power without variation in torque.
La figure 1 montre en outre une installation 4 pour réguler le rendement du générateur. Cette installation reçoit un signal df, le ré gime moteur n ou des grandeurs équivalentes à partir desquelles on peut déduire les grandeurs ainsi évoquées. L'installation 4 peut en outre être o reliée à une gestion de consommateurs VM et réguler le générateur en fonction d'un signal de commande venant de la gestion de consomma teurs. Le réglage du rendement du générateur se fait par exemple en tour FIG. 1 also shows an installation 4 for regulating the efficiency of the generator. This installation receives a signal df, the engine speed n or equivalent quantities from which the quantities thus evoked can be deduced. The installation 4 can furthermore be connected to a management of consumers VM and regulate the generator as a function of a control signal coming from the management of consumers. The generator output is adjusted, for example, in turn
nant la phase entre l'intensité du courant du générateur et la tension. nant the phase between the intensity of the generator current and the voltage.
La figure 2 montre l'évolution dans le temps de différentes s grandeurs du générateur lors du branchement d'un consommateur (saut de charge positif). Dans l'exemple représenté, on branche le consomma teur à l'instant tO. En même temps on augmente brusquement le rende ment d'un niveau bas q 1 à un niveau haut 2 (branche a). La puissance de sortie du générateur augmente ainsi brusquement de la valeur AP en o passant d'une puissance P2 à une nouvelle puissance de sortie P2' sans FIG. 2 shows the evolution over time of different s magnitudes of the generator when a consumer is connected (positive charge jump). In the example shown, the consumer is connected at time t0. At the same time, the yield is suddenly increased from a low level q 1 to a high level 2 (branch a). The generator output power thus suddenly increases by the AP value, going from a power P2 to a new output power P2 'without
appliquer un couple de freinage supplémentaire au moteur. apply additional braking torque to the engine.
A l'instant tl on atteint la nouvelle puissance de sortie P2' et le rendement rl2 peut alors être diminué suivant une courbe en rampe (branche b) c ' est- à- dire avec une constante de temp s plus grande que la s branche a pour revenir à la valeur plus faible q 1. En même temps, le cou ple nécessaire pour la puissance de sortie plus élevée P2' sera réglée par At time tl the new output power P2 'is reached and the efficiency rl2 can then be reduced along a ramp curve (branch b), that is to say with a time constant greater than the s branch a to return to the lower value q 1. At the same time, the torque required for the higher output power P2 'will be adjusted by
une rampe (excitation plus forte).a ramp (stronger excitement).
Comme le montre la courbe, la tension de sortie du géné As the curve shows, the output voltage of the gene
rateur est maintenue constante pendant cette opération. rator is kept constant during this operation.
so La figure 3 montre l'évolution des principales grandeurs du générateur pour un saut de charge négatif. En coupant un consommateur électrique on modifie la puissance de sortie électrique P2 du générateur de la valeur AP. Il en résulte une réduction du couple appliqué au moteur. Si maintenant, lors de la coupure du consommateur (instant tO) on réduit le s rendement q2, brusquement (branche a) et si ensuite on revient suivant une forme de rampe (branche b) à la valeur initiale 2, on peut comman der de manière souhaitée le gradient de l'évolution du couple (voir la zone n / a Figure 3 shows the evolution of the main quantities of the generator for a negative charge jump. By switching off an electrical consumer, the electrical output power P2 of the generator is changed by the value AP. This results in a reduction in the torque applied to the motor. If now, when switching off the consumer (instant tO) we reduce the yield q2, abruptly (branch a) and if we then return in the form of a ramp (branch b) to the initial value 2, we can control desired way the gradient of the torque evolution (see the area
entourée). En outre la tension de sortie Ua est maintenue constante. circled). In addition, the output voltage Ua is kept constant.
En coupant un consommateur électrique, on a les relations suivantes: P2=P1 e2 s P2'=P2+AP By cutting an electrical consumer, we have the following relationships: P2 = P1 e2 s P2 '= P2 + AP
P2' = P1 À 1P2 '= P1 TO 1
Pour réguler la puissance de sortie P du générateur pour un saut de charge positif comme représenté à la figure 2 présente toutefois o des inconvénients. Pour avoir suffisamment de possibilités pour l'augmentation brusque du rendement (branche a), il faut que dans les modes de fonctionnement plus critiques en particulier lorsque le moteur tourne au ralentit ou lorsque le générateur est très faiblement chargé, que le rendement soit maintenu à un niveau suffisamment bas (par exemple s entre 50 et 60 % de la valeur maximale). Pour un rendement aussi bas, le générateur fournit toutefois une puissance perdue relativement impor tante qui se traduit par une augmentation de la consommation de carbu rant. Selon un autre développement de l'invention représenté à la o figure 4, il est pour cela proposé des moyens 4 pour modifier le rendement en coopérant avec la gestion de consommateurs VM permettant de retar der le branchement des consommateurs 3. Cette solution a l'avantage de permettre de régler le couple après une demande de branchement à l'instant te, tout d'abord suivant une forme de rampe pour atteindre un s niveau plus élevé M2 tout en abaissant le rendement suivant une courbe en forme de rampe jusqu'à un niveau plus bas 1. La puissance de sortie P du générateur reste ainsi pratiquement inchangée à la valeur P1. Après cette courte temporisation, on branche finalement le consommateur 3 à l'instant tO et en méme temps on relève le rendement, brusquement (branche a) à la valeur 2. Cela augmente brusquement également la puissance fournie par le générateur de la valeur AP sans influencer le couple. De cette manière on peut également maintenir le rendement To regulate the output power P of the generator for a positive charge jump as shown in FIG. 2, however, has drawbacks. To have sufficient possibilities for the sudden increase in the efficiency (branch a), it is necessary that in the more critical operating modes, in particular when the engine is running at idle or when the generator is very lightly loaded, that the efficiency is maintained at a sufficiently low level (for example s between 50 and 60% of the maximum value). For such a low efficiency, however, the generator provides a relatively high lost power which results in an increase in fuel consumption. According to another development of the invention represented in FIG. 4, means 4 are proposed for this to modify the yield by cooperating with the management of consumers VM allowing to delay the connection of consumers 3. This solution has the advantage of allowing the torque to be adjusted after a connection request at the instant te, first of all following a ramp shape to reach a higher level M2 while lowering the efficiency following a ramp-shaped curve up to a lower level 1. The output power P of the generator thus remains practically unchanged at the value P1. After this short time delay, the consumer 3 is finally connected at the instant t0 and at the same time the yield is raised, abruptly (branch a) to the value 2. This also suddenly increases the power supplied by the generator of the value AP without influence the couple. In this way we can also maintain the yield
du moteur au ralenti toujours à un niveau optimum, élevé. engine idling always at optimum, high level.
3s3s
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20110930 |